DE112015003887T5

DE112015003887T5 - Steuervorrichtung, System und Steuerverfahren

Info

Publication number: DE112015003887T5
Application number: DE112015003887.6T
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Iwasaki; Koji Takaoka; Akihiko Saito; Takashi Sonoda; Ryuji TAKENAKA; Kozo Toyama
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: DE112015003887B4; WO2016031355A1; KR20170020512A; CN106536899B; CN106536899A; KR101843698B1; US10550716B2; US20170211409A1; JP2016044654A; JP6335720B2

Abstract

Eine Steuervorrichtung 14 einer Gasturbine, die Ansaugluft mit einem Kompressor komprimiert, um Druckluft zu erhalten, ein Brennstoff, der von einer Brennkammer zugeführt wird, mit der Druckluft mischt, um den Brennstoff und die Druckluft zu verbrennen, um ein Brenngas zu erhalten, eine Turbine mit dem erzeugten Brenngas treibt, um einen Rotor zu rotieren, und das Brenngas, das die Turbine getrieben hat, als Rauchgas entlädt, wobei der Kompressor eine Einlassleitschaufel enthält, die in der Lage ist, das Öffnungsausmaß einzustellen, und die an einer Luftansaugseite vorgesehen ist, wobei eine Temperatureinstellsteuerung zur Steuerung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel entlang einer Temperatureinstelllinie ausgeführt wird, die eine obere Grenzwerttemperatur einer Rauchgastemperatur anzeigt, die entsprechend einer Gasturbinenlast festgelegt ist, und wobei ein Öffnungsbefehlswert eines IGV-Ausmaßes auf der Grundlage einer Ausgabeanforderung der Gasturbine eingestellt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung eines Systems, wie etwa einer Gasturbine, wobei die Steuervorrichtung eine Temperatureinstellsteuerung ausführt, und ein System und ein Steuerverfahren.
Hintergrund
Eine typische Gasturbine ist ausgestaltet mit einem Kompressor, eine Brennkammer und einer Turbine. Luft, die durch einen Lufteinlass eingelassen wird, wird durch den Kompressor komprimiert, sodass die Luft Druckluft mit hoher Temperatur und hohem Druck wird. Ein Brennstoff wird der Druckluft zugeführt, und der Brennstoff und die Druckluft werden in der Brennkammer so verbrannt, dass ein Brenngas oder Brenngas mit hoher Temperatur und hohem Druck (Arbeitsfluid) erhalten wird. Die Turbine wird durch das Brenngas angetrieben, und ein Generator, der mit der Turbine verbunden ist, wird angetrieben. Das Brenngas, das die Turbine angetrieben hat, wird als Rauchgas von einer Entladeseite der Turbine entladen.
Eine Steuervorrichtung, die so eine Gasturbine steuert, führt einen Temperatureinstellsteuerungsbetrieb der Gasturbine durch Einstellen einer Luftmenge und einer Brennstoffzufuhrmenge, die in den Kompressor zu nehmen sind, so durch, dass eine Turbineneinlasstemperatur der Turbine, in die das Brenngas fließt, nicht eine obere Grenzwerttemperatur übersteigt, die im Voraus eingestellt wird. Dies liegt daran, dass die Betriebseigenschaft bzw. Leistung (Arbeitseffizienz) höher ist, wenn die Turbineneinlasstemperatur höher ist, wobei es für Hochtemperaturbauteile um einen Turbineneinlass schwierig ist, eine hohe Hitzelast zu tragen, wenn die Turbineneinlasstemperatur zu hoch wird. Genauer gesagt, wird bei der Temperatureinstellsteuerung der Betrieb der Gasturbine so gesteuert, dass die Rauchgastemperatur von der Turbine nicht eine Temperatureinstelllinie übersteigt, die eine obere Grenzwerttemperatur der Rauchgastemperatur anzeigt, die entsprechend Gasturbinenzustandsmengen eingestellt wird, wie etwa einer Last (Generatorausgabe) und einem Druckverhältnis der Gasturbine. Hier wird die Temperatureinstelllinie als eine mathematische Funktion festgelegt, bei der die obere Grenzwerttemperatur der Rauchgastemperatur umso höher wird, wenn die Gasturbinenlast kleiner wird, während die obere Grenzwerttemperatur der Rauchgastemperatur niedriger wird, wenn die Gasturbinenlast größer wird.
Als die Steuervorrichtung der Gasturbine, die die Temperatureinstellsteuerung durchführt, sind jene bekannt, die in den Patentschriften 1 und 2 beschrieben sind. Bei einer Betriebssteuervorrichtung einer Gasturbine der Patentliteratur 1 ist eine Einlassleitschaufel auf einer Luftansaugseite eines Kompressors vorgesehen, und ein Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel wird entsprechend einer Generatorausgabe von einem Generatorausgabesensor auf der Grundlage einer Beziehung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel in Bezug auf einen Ausgabewert des Generators eingestellt. Des Weiteren wird bei einer Einlassleitschaufelsteuervorrichtung einer Gasturbine der Patentliteratur 2 eine Einlassleitschaufel auf der Luftansaugseite eines Kompressors vorgesehen, und das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel wird entsprechend einer Generatorausgabe (Gasturbinenausgabe) nach Berichtigung der Ansauglufttemperatur eingestellt.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer 2008-75578
Patentliteratur 2: Japanische Offenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer 2007-40171

Zusammenfassung
Technisches Problem
Wie es vorangehend beschrieben wurde, wird das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel auf der Grundlage der Gasturbinenausgabe (tatsächliche Ausgabe) eingestellt, daher wird beispielsweise zur Zeit eines Lastanstiegs in einem Fall der Steuerung der Gasturbinenausgabe, um einen Zielanforderungsausgabewert der Gasturbine zu erhalten, wenn die Gasturbinenlast groß wird, die Steuervorrichtung der Gasturbine eine Brennstoffzufuhrmenge auf der Grundlage einer Abweichung des Anforderungsausgabewertes und der Gasturbinenausgabe erhöhen. Wenn die Brennstoffzufuhrmenge erhöht wird, wird die Ausgabe der Gasturbine erhöht. Somit macht die Steuervorrichtung das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel mit dem Anstieg der Ausgabe der Gasturbine groß. Daher wird zur Zeit des Lastanstiegs die Brennstoffzufuhrmenge mit größerer Wahrscheinlichkeit erhöht, und somit wird das Brennstoff-Luft-Verhältnis (die Brennstoffzufuhrmenge/die Luftansaugmenge) auf hohen Pegeln verbleiben. Dementsprechend werden die Turbineneinlasstemperatur und die Rauchgastemperatur auf hohen Pegeln im Verhältnis zu dem Brennstoff-Luftverhältnis verbleiben.
Nebenbei führt die Gasturbine einen Betrieb entsprechend einer Last durch, um genauer zu sein, führt sie einen Volllastbetrieb oder einen Teillastbetrieb durch. Üblicherweise wird in einem Fall, in dem Volllastbetrieb ausgeführt wird, die Temperatureinstellsteuerung so ausgeführt, dass die Turbineneinlasstemperatur etwa die obere Grenzwerttemperatur erreicht, um die Leistung der Gasturbine abzurufen. Bei der Temperatureinstellsteuerung, genauer gesagt beim Betrieb der Gasturbine, wird diese so gesteuert, dass die Rauchgastemperatur zur Zeit des Volllastbetriebs etwa die Temperatureinstelllinie wird.
Währenddessen wird beim Teillastbetrieb die Temperatureinstellsteuerung nicht ausgeführt, um das Ansprechverhalten der Gasturbinenausgabe auf Laständerungen sicherzustellen. Das heißt, die Gasturbinenlast wird bei einer Rauchgastemperatur niedriger als die obere Grenzwerttemperatur der Temperatureinstelllinie so gesteuert, dass die Rauchgastemperatur nicht durch die obere Grenzwerttemperatur der Temperatureinstelllinie beschränkt ist.
Des Weiteren wurde in den letzten Jahren auch bei Teillastbetrieb in einigen Fällen die Temperatureinstellsteuerung so ausgeführt, dass die Turbineneinlasstemperatur die obere Grenzwerttemperatur erreicht, um die Leistung der Gasturbine zu verbessern. Genauer gesagt, wurde bei der Temperatureinstellsteuerung der Betrieb der Gasturbine so gesteuert, dass die Rauchgastemperatur zur Zeit des Teillastbetriebs in etwa der Temperatureinstelllinie entsprach.
Jedoch konnte bei einem Teillastbetrieb in einem Fall, in dem Temperatureinstellsteuerung so ausgeführt wurde, dass die Rauchgastemperatur in etwa der Temperatureinstelllinie entsprach, wenn die Gasturbinenlast sich änderte, die Rauchgastemperatur durch die Temperatureinstelllinie begrenzt sein. Dies liegt daran, dass, wie es vorangehend beschrieben wurde, die Turbineneinlasstemperatur und die Rauchgastemperatur auf hohen Pegeln verbleiben, wenn zur Zeit eines Lastanstiegs das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf hohen Pegeln bleibt. Daher kann es für die Gasturbine schwierig sein, die Gasturbinenausgabe entsprechend der Laständerung anzupassen.
Darüber hinaus ist zur Zeit des Teillastbetriebs in einem Fall, in dem Temperatureinstellsteuerung so ausgeführt wurde, dass die Rauchgastemperatur in etwa der Temperatureinstelllinie entspricht, die Luftansaugmenge, die durch den Lufteinlass eingenommen wird, gelegentlich aufgrund von Störung, wie etwa einer Lastvariation, verringert. In diesem Fall steigt die Rauchgastemperatur. Daher wird bei der Temperatureinstellsteuerung der sogenannte Lastabfall, bei dem die Gasturbinenlast klein wird, verursacht. Das heißt, da die obere Grenztemperatur der Rauchgastemperatur bei der Temperatureinstelllinie höher wird, wenn die Gasturbinenlast kleiner wird, wird die Gasturbinenlast klein gemacht, um die obere Grenzwerttemperatur der Rauchgastemperatur bei der Temperatureinstellsteuerung groß zu machen, wenn die Rauchgastemperatur ansteigt. Zu dieser Zeit wird die Luftansaugmenge durch das Öffnungsausmaß der Einlassschaufel eingestellt, und das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel wird auf der Grundlage der Gasturbinenausgabe eingestellt. Daher wird bei der Temperatureinstellsteuerung eine Steuerung zum Verringern der Luftansaugmenge durch Schließen des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel ausgeführt, wenn die Gasturbinenlast verringert und die Gasturbinenausgabe klein wird, und die Rauchgastemperatur steigt demzufolge erneut. Daher wird die Gasturbinenlast kontinuierlich abfallen.
Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung bereitzustellen, die in vorteilhafter Weise eine Temperatureinstellsteuerung zur Zeit einer Laständerung ausführt, während die Leistung eines Systems, wie etwa einer Gasturbine, zur Zeit eines Teillastbetriebs verbessert wird, und ein zugehöriges System und ein Steuerverfahren.
Lösung des Problems
Eine Steuervorrichtung der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eines Systems, das Ansaugluft mit einem Kompressor komprimiert, um Druckluft zu erhalten, einen Brennstoff, der von einer Brennkammer zugeführt wird, mit der Druckluft mischt, um den Brennstoff und die Druckluft zu verbrennen, um ein Brenngas zu erhalten, eine Turbine mit dem erzeugten Brenngas betreibt, um einen Rotor zu rotieren, und das Brenngas, das die Turbine angetrieben hat, als Rauchgas entlädt. Der Kompressor enthält eine Einlassleitschaufel, die in der Lage ist, das Öffnungsausmaß einzustellen und auf einer Luftansaugseite vorgesehen ist, und wobei eine Temperatureinstellsteuerung zur Steuerung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel ausgeführt wird, entlang einer Temperatureinstelllinie, die eine obere Grenzwerttemperatur einer Rauchgastemperatur anzeigt, die entsprechend einer Last des Systems festgelegt wird, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage eines Ausgabeanforderungswerts des Systems eingestellt wird.
Des Weiteren ist ein Steuerverfahren der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Systems, das Ansaugluft mit einem Kompressor komprimiert, um Druckluft zu erhalten, einen Brennstoff, der von einer Brennkammer zugeführt wird, mit der Druckluft mischt, um den Brennstoff und die Druckluft zu verbrennen, um ein Brenngas zu erhalten, eine Turbine mit dem erzeugten Brenngas antreibt, um einen Rotor zu rotieren, und das Brenngas, das die Turbine angetrieben hat, als Rauchgas entlädt. Der Kompressor enthält eine Einlassleitschaufel, die in der Lage ist, das Öffnungsausmaß einzustellen und an einer Luftansaugseite vorgesehen ist, und wobei eine Temperatureinstellsteuerung zur Steuerung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel ausgeführt wird, entlang einer Temperatureinstelllinie, die eine obere Grenzwerttemperatur einer Rauchgastemperatur anzeigt, die entsprechend einer Last des Systems festgelegt wird, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage eines Ausgabeanforderungswertes des Systems eingestellt wird.
Entsprechend dieser Konfiguration kann das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel auf der Grundlage des Ausgabeanforderungswertes des Systems eingestellt werden. Daher kann das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel groß gemacht werden, bevor die Zufuhr des Brennstoffs zur Zeit des Lastanstiegs des Systems erhöht wird. Deshalb kann das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigeren Pegeln verbleiben, als in einem Fall des Einstellens des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel auf der Grundlage der Ausgabe des Systems. Dementsprechend können Anstiege der Turbineneinlasstemperatur und der Rauchgastemperatur unterdrückt werden. Deshalb können Begrenzungen der Ausgabe des Systems und das Auftreten eines Lastabfalls aufgrund dessen, dass die Rauchgastemperatur die obere Grenztemperatur erreicht, zur Zeit des Lastanstiegs im Teillastbetrieb unterdrückt werden. Wie es vorangehend beschrieben wurde, kann zur Zeit des Teillastbetriebs die Ausgabe des Systems leicht entlang der Temperatureinstelllinie entsprechend der Laständerung geändert werden, und der Teillastbetrieb kann entlang der Temperatureinstelllinie ausgeführt werden. Daher kann zur Zeit des Teillastbetriebs das System mit der Nennleistung arbeiten. Angemerkt sei, dass die Nennleistung jene Leistung ist, bei der die Arbeitseffizienz der Gasturbine optimal ist, wenn eine vorgegebene Last an das System anliegt, wie etwa bei einer Gasturbine von einem Generator. Des Weiteren kann das System auf ein Gasmaschinensystem oder ähnliches angewendet werden, zusätzlich zu der Gasturbine, die Elektrizität erzeugt.
Weiter ist es vorzuziehen, dass eine Regelung (governor control) zur Steuerung einer Ausgabe des Systems auf der Grundlage eines Drehzahl- bzw. Regeleinstellwertes, mit der die Anzahl der Umdrehungen eines Rotors eine eingestellte Anzahl von Umdrehungen wird, ausgeführt wird, wobei zur Zeit der Regelung der Ausgabeanforderungswert der Regeleinstellwert ist, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage des Regeleinstellwertes eingestellt wird.
Entsprechend dieser Konfiguration kann zu der Zeit der Regelung das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel auf der Grundlage des Regeleinstellwertes eingestellt werden. Deshalb kann auch zur Zeit der Regelung das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigen Pegeln zur Zeit des Lastanstiegs verbleiben.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass ein tatsächlicher Ausgabewert des Systems und der Ausgabeanforderungswert miteinander verglichen werden, und ein höherer Wert ausgewählt wird, und dass das Öffnungsausmaß auf der Grundlage des tatsächlichen Ausgabewertes oder des Ausgabeanforderungswertes eingestellt wird, welcher von diesen als der höhere Wert ausgewählt wird.
Entsprechend dieser Konfiguration wird, da zu der Zeit des Lastanstiegs der Ausgabeanforderungswert des Systems höher wird, das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel auf der Grundlage des Ausgabeanforderungswertes eingestellt. Hingegen, da der tatsächliche Ausgabewert des Systems (die Ausgabe des Systems) zu der Zeit des Lastabsinkens höher wird, wird das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel auf der Grundlage der Ausgabe des Systems eingestellt. Daher kann nicht nur zur Zeit des Lastanstiegs, sondern auch zur Zeit des Lastabsinkens, das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigen Pegeln verbleiben. Somit, da der tatsächliche Ausgabewert des Systems höher als der Ausgabeanforderungswert des Systems zur Zeit des Lastabsinkens wird, wird das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel klein, nachdem die Brennstoffzufuhrmenge verringert ist. Auf diese Art können zur Zeit des Lastanstiegs und zur Zeit des Lastabsinkens das Ansteigen der Turbineneinlasstemperatur und der Rauchgastemperatur unterdrückt werden. Darüber hinaus kann eine Begrenzung der Ausgabe des Systems aufgrund dessen, dass die Rauchgastemperatur die obere Grenzwerttemperatur erreicht, unterdrückt werden.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass zu der Zeit des Lastabsinkens eine Verzögerungssteuerung, zum Verzögern und Einstellen des Einstellens des Öffnungsausmaßes beruhend auf dem Ausgabeanforderungswert ausgeführt wird, wenn die Last des Systems fällt.
Entsprechend dieser Konfiguration kann zur Zeit des Lastabsinkens das Einstellen des Öffnungsausmaßes verzögert werden. Deshalb kann zur Zeit des Lastabsinkens das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel in einer verzögerten Art eingestellt werden, um klein zu sein, nachdem die Brennstoffzufuhrmenge verringert ist. Auf diese Art kann zu der Zeit des Lastabsinkens das Ansteigen der Turbineneinlasstemperatur und der Rauchgastemperatur unterdrückt werden. Darüber hinaus kann eine Beschränkung der Ausgabe des Systems aufgrund dessen, dass die Rauchgastemperatur die obere Grenzwerttemperatur erreicht, unterdrückt werden.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass eine Brennstoffsteuerung zur Steuerung einer Brennstoffzufuhrmenge, die von der Brennkammer zugeführt wird, auf der Grundlage eines Brennstoffbefehlswertes ausgeführt wird, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage des Ausgabeanforderungswertes eingestellt wird, der auf der Grundlage des Brennstoffbefehlswertes erzeugt wird.
Entsprechend dieser Konfiguration kann das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel auf der Grundlage des Brennstoffbefehlswertes eingestellt werden. Daher kann zu der Zeit des Anstiegs der Last des Systems das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel groß gemacht werden, bevor die Brennstoffzufuhrmenge erhöht wird. Daher kann das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigeren Pegeln bleiben, als in dem Fall des Einstellens des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel auf der Grundlage der Ausgabe des Systems.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass zu der Zeit des Lastanstiegs, wenn die Last des Systems ansteigt, eine vorauseilende Ausmaßöffnungssteuerung ausgeführt wird, um ein Öffnungsausmaß größer zu machen, als das Öffnungsausmaß, das auf der Grundlage des Ausgabeanforderungswertes eingestellt wird.
Entsprechend dieser Konfiguration, wenn die Laständerungsmenge groß ist, wird die obere Grenztemperatur der Temperatureinstelllinie schnell mit dem Lastanstieg absinken. In diesem Fall wird die Rauchgastemperatur in verzögerter Art absinken, und somit wird die Rauchgastemperatur auf die obere Grenzwerttemperatur begrenzt, und es wird schwierig, die Ausgabe des Systems entsprechend zu ändern. Daher wird, in einem Fall, in dem die Laständerungsmenge zur Zeit des Lastanstiegs groß wird, die vorauseilende Öffnungsausmaßsteuerung so ausgeführt, dass das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel größer wird, wodurch die Rauchgastemperatur abgesenkt wird, um kleiner als die obere Grenztemperatur der Temperatureinstelllinie zu sein. Daher kann die Ausgabe des Systems in vorteilhafter Weise ohne Begrenzung der Rauchgastemperatur auf die Temperatureinstelllinie geändert werden. Angemerkt sei, dass wenn die Änderungsmenge der Laständerung groß ist, der Fall ist, wenn die Gasturbine als das System angewendet wird, oder zu der Zeit des Schnellstartbetriebes der Gasturbine oder zu der Zeit der Frequenzänderung des Generators.
Ein System der Erfindung ist ein System mit einem Kompressor, der Ansaugluft komprimiert, um Druckluft zu erhalten, einer Brennkammer, die einen Brennstoff zu der Druckluft zuführt, um den Brennstoff und die Druckluft zu verbrennen, um Brenngas zu erzeugen, einer Turbine, die durch das erzeugte Brenngas betrieben wird, und der Steuervorrichtung, wie sie vorangehend beschrieben wurde.
Entsprechend dieser Konfiguration kann die Leistung zur Zeit des Teillastbetriebs erhöht werden, und des Weiteren kann die Temperatureinstellsteuerung für die Laständerung in vorteilhafter Weise ausgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Gasturbine einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Kurve, die eine Temperatureinstelllinie zeigt, entlang der die obere Grenzwerttemperatur eines Rauchgases entsprechend einer Gasturbinenlast geändert wird.
3 ist ein Blockdiagramm bezüglich der Steuerung einer Steuervorrichtung.
4 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich einer IGV-Steuerung (Inlet-Guide-Vane-Steuerung/Einlassleitschaufelsteuerung) der Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform.
5 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform.
6 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform.
7 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform.
8 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend einer fünften Ausführungsform.
9 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend einer sechsten Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Anschluss werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben. Angemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist. Des Weiteren sollen Konfigurationselemente in den Ausführungsformen solche Elemente mit umfassen, die leicht durch einen Fachmann ersetzt werden können, sowie Elemente, die im Wesentlichen dasselbe ausführen. Des Weiteren sollen Konfigurationselemente, die im Folgenden beschrieben werden, in geeigneter Weise kombiniert werden können, und die Ausführungsformen können kombiniert werden, wenn es mehrere Ausführungsformen gibt.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Gasturbine einer ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Kurve, die eine Temperatureinstelllinie zeigt, an der eine obere Grenzwerttemperatur eines Rauchgases entsprechend einer Gasturbinenlast geändert wird. 3 ist ein Blockdiagramm bezüglich der Steuerung einer Steuervorrichtung. 4 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung der Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform.
Eine Gasturbine (System) 1 der ersten Ausführungsform umfasst einen Kompressor 11, eine Brennkammer 12 und eine Turbine 13, wie es in 1 gezeigt ist. Ein Rotor 18 ist angeordnet, um die Mittelabschnitte des Kompressors 11, der Brennkammer 12 und der Turbine 13 zu durchdringen, und der Kompressor 11 und die Turbine 13 sind durch den Rotor zur gemeinsamen Rotation gekoppelt. Diese Gasturbine 1 wird durch eine Steuervorrichtung 14 gesteuert. Des Weiteren ist ein Generator 15 mit der Gasturbine 1 verbunden und kann Elektrizität erzeugen.
Der Kompressor 11 komprimiert Luft A, die durch einen Lufteinlass genommen wird, um Druckluft A1 zu erhalten. In dem Kompressor 11 ist eine Einlassleitschaufel 22, die eine Luftansaugmenge der Luft A, die durch den Lufteinlass eingenommen wird, angeordnet. Die Einlassleitschaufel 22 stellt die Luftansaugmenge der Luft A ein, wenn das Öffnungsausmaß der IGV 22 eingestellt wird. Genauer gesagt, enthält die Einlassleitschaufel 22 eine Mehrzahl von Schaufelkörpern 22a und eine IGV-Betriebseinheit 22b zur Änderung der Schaufelwinkel der Mehrzahl von Schaufelkörpern 22a. Wenn die Schaufelwinkel der Schaufelkörper 22a durch die IGV-Betriebseinheit 22b eingestellt werden, wird das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 eingestellt, wodurch die Einlassleitschaufel 22 die Luftansaugmenge der Luft A einstellt. Wenn das Öffnungsausmaß groß wird, wird die Luftansaugmenge der Luft A der Einlassleitschaufel 22 groß, und ein Druckverhältnis des Kompressors 11 steigt. Andererseits, wenn das Öffnungsausmaß klein wird, wird die Luftansaugmenge der Luft A der Einlassleitschaufel 22 klein, und das Druckverhältnis des Kompressors 11 sinkt.
Die Brennkammer 12 liefert einen Brennstoff F zu der Druckluft A1, die durch den Kompressor 11 komprimiert wurde, und mischt und verbrennt die Druckluft A1 und den Brennstoff F, wodurch ein Brenngas erzeugt wird. Die Turbine 13 wird durch das Brenngas, das durch die Brennkammer 12 erzeugt wird, getrieben.
Beide Endabschnitte in Axialrichtung des Rotors 18 sind drehbar durch eine Lagereinheit (nicht gezeigt) gehalten, und der Rotor 18 ist drehbar um eine Achsenmitte angeordnet. Dann ist eine Antriebsachse des Generators 15 mit dem Endabschnitt des Rotors auf der Kompressorseite 11 verbunden. Der Generator 15 ist koaxial mit der Turbine 13 angeordnet und kann Elektrizität erzeugen, wenn die Turbine 13 rotiert.
Daher läuft die Luft A, die durch den Lufteinlass des Kompressors 11 eingenommen wurde, durch ein Inneres des Kompressors 11 durch die Einlassleitschaufel 22 und wird komprimiert, wodurch Druckluft A1 mit hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt wird. Der Brennstoff F wird von der Brennkammer 12 zu der Druckluft A1 zugeführt und die Druckluft A1 und der Brennstoff F werden so gemischt und verbrannt, dass Brenngas mit hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt wird. Dann wird das Brenngas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das in der Brennkammer 12 erzeugt wurde, durch das Innere der Turbine 13 laufen, wodurch die Turbine 13 getrieben (rotiert) wird, um den Rotor 13 zu treiben und zu rotieren, und um den Generator 15, der mit dem Rotor 18 gekoppelt ist, anzutreiben. Dementsprechend erzeugt der Generator 15, der mit dem Rotor 18 verbunden ist, Elektrizität, in dem er angetrieben und rotiert wird. Währenddessen wird das Brenngas, das die Turbine 13 angetrieben hat, in die Luft als Rauchgas angegeben.
Der Betrieb einer solchen Gasturbine 1 wird durch eine Steuervorrichtung 14 gesteuert. Genauer gesagt, steuert die Steuervorrichtung 14 den Betrieb der Gasturbine 1 entsprechend einer Last (einer Ausgabe des Generators 15) der Gasturbine 1, beziehungsweise führt diese einen Teillastbetrieb und einen Volllastbetrieb der Gasturbine 1 durch. Der Volllastbetrieb ist ein Betrieb, bei dem die Gasturbinenausgabe eine Nennausgabe ist. Der Teillastbetrieb ist ein Betrieb, in dem die Gasturbinenausgabe eine Ausgabe kleiner als die Nennausgabe ist.
Des Weiteren wird die Steuervorrichtung 14 eine Temperatureinstellsteuerung durch Einstellen der Luftansaugmenge der Luft A, die in den Kompressor 11 eingenommen wird, einer Brennstoffzufuhrmenge F, die von der Brennkammer 12 zuzuführen ist, und Ähnliches so durch, dass zur Zeit des Teillastbetriebs und zur Zeit des Volllastbetriebs die Turbineneinlasstemperatur der Turbine 13, in die das Brenngas fließt, nicht eine obere Grenzwerttemperatur übersteigt, die im Voraus eingestellt wird.
Die Steuervorrichtung 14 führt die IGV-Steuerung zur Steuerung der IGV-Betriebseinheit 22b aus, die die Einlassleitschaufel 22 betreibt, um die Menge der Luft (Luftansaugmenge), die in den Kompressor 11 eingenommen wird, einzustellen. Die Steuervorrichtung 14 steuert die IGV-Betriebseinheit 22b zur Änderung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel 22, wodurch die Luftansaugmenge der Luft A, die in den Kompressor 11 einzunehmen ist, eingestellt wird. Genauer gesagt, führt die Steuervorrichtung 14 eine Steuerung so durch, dass das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 ein Nennöffnungsausmaß zur Zeit des Volllastbetriebs wird. Das Nennöffnungsausmaß ist ein Öffnungsausmaß zu dem Zustand, wenn Gasturbinenausgabe die Nennausgabe ist. Des Weiteren kann die Steuervorrichtung 14 eine Steuerung so durchführen, dass das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 ein Super-Open-Zustand wird, der größer als das Nennöffnungsausmaß ist.
Des Weiteren führt die Steuervorrichtung 14 eine Brennstoffsteuerung zur Steuerung des Brennstoffeinstellventils 35 durch, dass in einer Brennstoffzufuhrleitung 34 vorgesehen ist, durch die der Brennstoff F hin zu der Brennkammer 12 zugeführt wird, um die Brennstoffzufuhrmenge F einzustellen. Die Steuervorrichtung 14 stellt die Brennstoffzufuhrmenge F, die der Druckluft A1 zuzuführen (einzuspritzen) ist, durch Steuerung des Brennstoffeinstellventils 35 ein.
Des Weiteren sind Messinstrumente, wie ein Manometer 51 und ein Rauchgasthermometer 52 mit der Steuervorrichtung 14 verbunden. Das Manometer 51 ist in einer Leitung vorgesehen, in der die Druckluft A1 von dem Kompressor 11 hin zu der Brennkammer 12 zirkuliert, genauer gesagt, innerhalb eines Gehäuses der Brennkammer 12, und misst einen Druck (Gehäusedruck) der Druckluft A1. Das Rauchgasthermometer 52 ist in einer Leitung vorgesehen, in der das Rauchgas, das von der Turbine 13 entladen wird, zirkuliert, und misst eine Temperatur des Rauchgases. Genauer gesagt, ist das Rauchgasthermometer 52 mit einem Schaufelweg-Thermometer 52a, das auf einer stromaufwärtigen Seite in einer Flussrichtung des Rauchgases angeordnet ist, und einem Entladeabschnittthermometer 52b ausgestaltet, das stromab von dem Schaufelweg-Thermometer 52a angeordnet ist.
Dann führt die Steuervorrichtung 14 eine Temperatureinstellsteuerung entlang einer Temperatureinstelllinie T, die im Anschluss beschrieben ist, durch Steuerung der Einlassleitschaufel 22, des Brennstoffeinstellventils 35 und Ähnlichem auf der Grundlage der Messergebnisse der Messinstrumente 51 und 52 durch. Hier wird bei der Temperatureinstellsteuerung die Temperatureinstelllinie T, die in 2 gezeigt ist, verwendet. Die Temperatureinstelllinie T ist eine obere Grenzwerttemperatur des Rauchgases, die entsprechend einer Gasturbinenlast festgelegt ist. Das heißt, in der Kurve aus 2 stellt die horizontale Achse die Gasturbinenlast und die vertikale Achse stellt die Rauchgastemperatur dar. Angemerkt sei, dass die Temperatureinstelllinie T eine Funktion ist, die durch die Rauchgastemperatur und das Druckverhältnis des Kompressors 11 festgelegt ist. Daher leitet die Steuervorrichtung 14 das Druckverhältnis des Kompressors 11 auf der Grundlage des Messergebnisses des Manometers 51 her, und sie leitet die obere Grenzwerttemperatur des Rauchgases von dem abgeleiteten Druckverhältnis auf der Grundlage der Temperatureinstelllinie T her.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Temperatureinstelllinie T eine Linie, bei der die Rauchgastemperatur absinkt, wenn die Gasturbinenlast (genauer gesagt, das Druckverhältnis) größer wird. Diese Temperatureinstelllinie T wird als obere Grenzwerttemperatur des Rauchgases entsprechend der Gasturbinenlast so eingestellt, dass die Leistung der Gasturbine 1 bei einer vorgegebenen Gasturbinenlast die Nennleistung wird. Daher ist die obere Grenzwerttemperatur des Rauchgases eine Temperatur, bei der die Turbineneinlasstemperatur eine obere Grenzwerttemperatur nicht übersteigt, die im Voraus eingestellt wird. Angemerkt sei, dass die Nennleistung jene Leistung ist, bei der Arbeitseffizienz der Gasturbine 1 optimal wird, wenn eine vorgegebene Last an die Gasturbine 1 von dem Generator 15 angelegt ist.
Die Temperatureinstelllinie T ist eine Linie, bei der die Rauchgastemperatur (Rauchgasmesstemperatur), die von dem Rauchgasthermometer 52 gemessen ist, die obere Grenzwerttemperatur der Temperatureinstelllinie T zur Zeit des Einstellens des Teillastbetriebs oder des Volllastbetriebs wird. Das heißt, die Steuervorrichtung 14 führt eine Regelung durch (beispielsweise eine PI-Steuerung (proportional integral)) des Betriebs der Gasturbine so durch, dass die Rauchgasmesstemperatur die obere Grenzwerttemperatur des Rauchgases wird.
Hierbei zeigt die 2 eine IGV-Nennwinkellinie L1, bei der die Einlassleitschaufel 22 das Nennöffnungsausmaß annimmt. Daher ist die Gasturbinenlast bei einem Schnittpunkt, bei dem die Temperatureinstelllinie T und die IGV-Nennwinkellinie L1 einander schneiden, ein Schnittpunkt (Nennpunkt P), bei dem die Gasturbine 1 eine volle Last hat, und wobei die Gasturbinenausgabe entsprechend der Gasturbinenlast an dem Nennpunkt P die Nennausgabe der Gasturbine 1 ist.
Des Weiteren zeigt 2 eine Rauchgastemperaturbegrenzungslinie L2, die als ein Begrenzungswert der Rauchgastemperatur dient. Die Rauchgastemperaturbegrenzungslinie L2 zeigt eine Temperatur an, bei der Elemente, die auf der Entladeseite der Turbine 13 angeordnet sind, eine Wärmelast tragen können. Die Steuervorrichtung 14 steuert den Betrieb der Gasturbine 1 so, dass die Temperatur nicht die Rauchgastemperaturbegrenzungslinie L2 erreicht.
Hier wird die Brennstoffsteuerung und die IGV-Steuerung durch die Steuervorrichtung 14 genauer unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Steuervorrichtung 14 enthält eine automatische Lastverteilungsregulator-Steuereinheit (ALR-Steuereinheit) 61, eine Lastbegrenzungssteuereinheit 62, eine Regelsteuereinheit (governor control unit) 63, eine Temperatursteuereinheit 64, eine Brennstoffgrenzwertsteuereinheit 65, eine Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66, eine Brennstoffsteuereinheit 67 und eine IGV-Steuereinheit 68.
Der ALR-Steuereinheit 61 wird eine Ausgabeanforderung (Ausgabeanforderungswert) der Gasturbine 1 eingegeben, und sie erzeugt einen Laststeuerwert zur Durchführung einer Laststeuerung (ALR-Steuerung) auf der Grundlage der eingegebenen Ausgabeanforderung. Dann gibt die ALR-Steuereinheit 61 den erzeugten Laststeuerwert an die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 und die Regelsteuereinheit 63 aus. Obwohl Details im Folgenden beschrieben werden, gibt die ALR-Steuereinheit 61 den Laststeuerwert an die IGV-Steuereinheit 68 aus.
Der Lastgrenzwertsteuereinheit 62 wird der Laststeuerwert von der ALR-Steuereinheit 61 eingegeben, und ihr wird auch die Gasturbinenausgabe als ein tatsächlicher Ausgabewert der Gasturbine 1 eingegeben. Die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 erzeugt auf der Grundlage seiner Abweichung des Laststeuer wertes und der Gasturbinenausgabe (tatsächlicher Ausgabewert) einen Brennstoffbefehlswert, der die Zufuhrmenge (Brennstoffflussrate) des Brennstoffs F, der Brennkammer 12 zuzuführen ist, so anweist, dass die Gasturbinenausgabe die geforderte Ausgabe wird. Dann gibt die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 den erzeugten Brennstoffbefehlswert an die Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66.
Der Regelsteuereinheit 63 wird der Laststeuerwert von der ALR-Steuereinheit 61 eingegeben, und ihr werden auch die Gasturbinenausgabe und die Anzahl der Umdrehungen des Rotors 18 eingegeben. Die Regelsteuereinheit 63 erzeugt einen Brennstoffbefehlswert auf der Grundlage des Laststeuerwertes der Gasturbinenausgabe und der Anzahl der Umdrehungen, so dass die Anzahl der Umdrehungen des Rotors 18 eine im Voraus eingestellte Anzahl von Umdrehungen wird. Dann gibt die Regelsteuereinheit 63 den erzeugten Brennstoffbefehlswert an die Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66.
Der Temperaturgrenzwertsteuereinheit 64 wird Rauchgasmesstemperatur, die durch das Rauchgasthermometer 52 gemessen wurde, und der Druck (Gehäusedruck) innerhalb des Gehäuses des Kompressors 11, der durch das Manometer 51 gemessen wurde, eingegeben. Die Temperaturgrenzwertsteuereinheit 64 erzeugt einen Brennstoffbefehlswert auf der Grundlage des Rauchgasmesstemperatur und des Gehäusedrucks, so dass die Flussgasmesstemperatur nicht die Flussgastemperaturgrenzwertlinie L1 erreicht, die in 2 gezeigt ist. Dann wird die Temperaturgrenzwertsteuereinheit 64 den erzeugten Brennstoffbefehlswert an die Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66 ausgeben.
Der Brennstoffgrenzwertsteuereinheit 65 werden die Gasturbinenausgabe, die Zahl der Umdrehung des Rotors 18 und der Gehäusedruck eingegeben. Die Brennstoffgrenzwertsteuereinheit 65 erzeugt einen Brennstoffbefehlswert auf der Grundlage der Gasturbinenausgabe, der Anzahl der Umdrehungen des Rotors 18 und des Gehäusedrucks, so dass die Zufuhrmenge des Brennstoffs F zu der Brennkammer eine Grenzwert Zufuhrmenge nicht übersteigt, die im Voraus eingestellt wird. Dann gibt die Brennstoffgrenzwertsteuereinheit 65 den erzeugten Brennstoffbefehlswert an die Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66.
Die Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66 wählt den Brennstoffbefehlswert aus, der den kleinsten Wert hat, aus den Brennstoffbefehlswerten, die an der Lastgrenzwertsteuereinheit 62, der Regelsteuereinheit 62, der Temperaturgrenzwertsteuereinheit 64 und der Brennstoffgrenzwertsteuereinheit 65 eingegeben wurden. Dann gibt die Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66 den Brennstoffbefehlswert, der den ausgewählten niedrigsten Wert hat, an die Brennstoffsteuereinheit 67 aus.
Der Brennstoffsteuereinheit 67 wird der Brennstoffbefehlswert von der Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66 eingegeben, und sie steuert das Brennstoffeinstellventil 35 auf der Grundlage des eingegebenen Brennstoffbefehlswertes.
Der IGV-Steuereinheit 68 wird der Laststeuerwert von der ALR-Steuereinheit 61 eingegeben, und ihr werden auch die Ansauglufttemperatur der Luft A, die in den Kompressor 11 aufgenommen wird, die Rauchgasmesstemperatur und der Gehäusedruck eingegeben. Die IGV-Steuereinheit 68 erzeugt einen Öffnungsbefehlswert eines IGV-Ausmaßes zur Steuerung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage dieser Eingabewerte. Dann gibt die IGV-Steuereinheit 68 den erzeugten Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes an die IGV-Betriebseinheit 22b.
Als Nächstes wird die IGV-Steuereinheit 68 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die IGV-Steuereinheit 68 ist ausgestaltet mit einem Subtrahierer 71, einer PI-Steuerung 72, einer Steuerung 73 und einem Addierer 74. Wie es vorangehend beschrieben wurde, werden der IGV-Steuereinheit 68 der Laststeuerwert und die Rauchgasmesstemperatur eingegeben. Angemerkt sei, dass der IGV-Steuereinheit 68 auch die Ansauglufttemperatur und der Gehäusedruck eingegeben werden, und dass das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 entsprechend dem Eingabewert gesteuert wird. Jedoch wird zur Vereinfachung der Beschreibung im Folgenden die Beschreibung bezüglich der Ansauglufttemperatur und des Gehäusedrucks weggelassen.
Der Subtrahierer 71 erzeugt eine Abweichung Δ der Rauchgasmesstemperatur und der oberen Grenzwerttemperatur der Temperatureinstelllinie T und gibt die erzeugte Abweichung Δ an die PI-Steuerung 72. Die PI-Steuerung 72 erzeugt einen Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes, durch den die Abweichung Δ Null wird. Die Steuerung 73 erzeugt einen Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes von dem Ausgabebefehl entsprechend dem Eingabelaststeuerwert auf der Grundlage einer Funktion, die die Ausgabeanforderung mit dem IGV-Öffnungsausmaß in Verbindung sitzt. Der Addierer 74 addiert den Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes, der von der PI-Steuerung 72 erzeugt wurde, den Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes, der von der Steuerung 73 erzeugt wurde, und gibt den addierten Wert an die IGV-Betriebseinheit 22b aus. Angemerkt sei, dass bei der ersten Ausführungsform die PI-Steuerung verwendet wurde. Jedoch ist die Ausführungsform hierauf nicht beschränkt, solange die Steuerung eine Regelung umfasst.
Die Steuervorrichtung 14 ausgestaltet ist, wie es vorangehend beschrieben wurde, führt die Temperatureinstellsteuerung so durch, dass die IGV-Steuereinheit 68 das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 steuert. Genauer gesagt, führt die Gasturbine 1 einen Lastanstiegsbetrieb zum Anheben der Gasturbinenlast von einem Zustand, in dem die Temperatureinstellsteuerung entlang der Temperatureinstelllinie T durch die Steuervorrichtung 14 ausgeführt wird, zur Zeit des Teillastbetriebes durch. In diesem Fall stellt die Steuervorrichtung 14 zunächst eine Ausgabeanforderung entsprechend dem Lastanstieg ein. Wenn die Ausgabeanforderung eingestellt ist, gibt die Steuervorrichtung 14 die Ausgabeanforderung an die Lastgrenzwertsteuereinheit 62, die Regelsteuereinheit 63 und die IGV-Steuereinheit 68 über die ALR-Steuereinheit 61.
Die IGV-Steuereinheit 68 leitet den Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes auf der Grundlage des Laststeuerwertes entsprechend der Ausgabeanforderung ab und steuert das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage des abgeleiteten Öffnungsbefehlswertes des IGV-Ausmaßes. Das heißt, die IGV-Steuereinheit 68 führt die Steuerung so durch, dass das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage der Ausgabeanforderung zur Zeit des Lastanstiegs groß wird.
Währenddessen steuert die Brennstoffsteuereinheit 67 das Brennstoffeinstellventil 35 auf der Grundlage des niedrigsten Brennstoffbefehlswertes, der von der Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66 ausgewählt wurde, nachdem der Brennstoffbefehlswert beruhend auf dem Laststeuerwert und der Gasturbinenausgabe entsprechend der Ausgabeanforderung durch die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 und die Regelsteuereinheit 63 abgeleitet wurde. Das heißt, die Brennstoffsteuereinheit 67 steuert das Brennstoffeinstellventil 35 so, dass die Zufuhrmenge des Brennstoffs F auf der Grundlage der Ausgabeanforderung und der Gasturbinenausgabe zur Zeit des Lastanstiegs ansteigt.
Daher, da das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 durch die IGV-Steuerungseinheit 68 auf der Grundlage Ausgabeanforderung gesteuert werden kann, kann die Steuervorrichtung 14 die IGV-Steuerung beruhend auf der Ausgabeanforderung im Voraus gegenüber einer IGV-Steuerung beruhend auf der Gasturbinenausgabe durchführen. Das heißt, da die Gasturbinenausgabe ein tatsächlicher Ausgabewert ist, wird das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 gesteuert, nachdem der Brennstoff F verbrannt wurde, und somit verbleibt das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf hohen Pegeln bei der IGV-Steuerung beruhend auf der Gasturbinenausgabe. Währenddessen wird bei der IGV-Steuerung beruhend auf der Ausgabeanforderung das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 vor der Verbrennung des Brennstoffs gesteuert, und somit kann das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigen Pegeln verbleiben.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, kann entsprechend der ersten Ausführungsform das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage des Ausgabeanforderungswertes (Ausgabeanforderung) der Gasturbine gesetzt werden. Daher kann zur Zeit des Lastanstiegs der Gasturine 1 das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 größer gemacht werden, bevor die Brennstoffzufuhrmenge erhöht wird. Daher kann das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigeren Pegeln verbleiben als in einem Fall des Einstellens des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage der Gasturbinenausgabe. Dementsprechend können Anstiege der Gasturbineneinlasstemperatur und der Rauchgastemperatur unterdrückt werden, und somit zur Zeit des Lastanstiegs im Teillastbetrieb eine Begrenzung der Gasturbinenausgabe und das Auftreten des Lastabfalls aufgrund dessen, dass die Rauchgastemperatur die obere Grenzwerttemperatur erreicht, vermieden werden. Auf diese Art kann zur Zeit des Teillastbetriebs die Gasturbinenausgabe leicht entlang der Temperatureinstelllinie T entsprechend der Laständerung geändert werden, und der Teillastbetrieb kann entlang der Temperatureinstelllinie T ausgeführt werden. Daher kann zur Zeit des Teillastbetriebs die Gasturbine 1 mit der Nennleistung betrieben werden. Angemerkt sei, dass bei der ersten Ausführungsform das System auf eine Gasturbine 1 angewendet wird, die Elektrizität erzeugt. Jedoch kann das System auch auf einen Gasmaschinensystem oder ähnliches angewendet werden.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Steuervorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform. Angemerkt sei, dass in der zweiten Ausführungsform die gegenüber der ersten Ausführungsform unterschiedliche Abschnitte beschrieben werden, und Abschnitte, die ähnliche Konfigurationen wie bei der ersten Ausführungsform haben, beschrieben werden, indem die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um überlappende Beschreibungen zu vermeiden. Bei der zweiten Ausführungsform wird das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage des Regeleinstellwertes (governor set value) entsprechend einer Ausgabeanforderung zur Zeit der Regelung eingestellt.
Die Steuervorrichtung 100 der zweiten Ausführungsform enthält eine Lastgrenzwertsteuereinheit 62 und eine Regelsteuereinheit 63, ähnlich der Steuervorrichtung 14 der ersten Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist. Die Steuervorrichtung 100 führt entsprechend einem Betriebszustand selektiv eine Betriebssteuerung einer Gasturbine 1 durch die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 und eine Betriebssteuerung der Gasturbine 1 beruhend auf der Regelsteuereinheit 63 durch. Genauer gesagt, die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 steuert eine Gasturbinenausgabe so, dass die Gasturbinenausgabe einer Ausgabe entsprechend einer Ausgabeanforderung wird. Das heißt, die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 steuert die Gasturbinenausgabe so, dass eine Abweichung der Ausgabeanforderung entsprechend einem Laststeuerwert von der Gasturbinenausgabe Null wird. Im Gegensatz dazu steuert die Regelsteuereinheit 63 die Gasturbinenausgabe so, dass die Anzahl der Umdrehungen eines Rotors 18 eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (Regeleinstellwert) wird, die entsprechend der Ausgabeanforderung eingestellt wird. Das heißt, die Regelsteuereinheit 63 steuert die Gasturbinenausgabe so, dass eine Abweichung der eingestellten Anzahl der Umdrehungen entsprechend dem Laststeuerwert, der als Ausgabeanforderung dient, und die Anzahl der Umdrehungen des Rotors 18 Null wird. Daher wird, während die Lastgrenzwertsteuereinheit 62 eine Steuerung so durchführt, dass die Gasturbinenausgabe konstant wird, die Regelsteuereinheit 63 eine Steuerung so durchführen, dass die Anzahl der Umdrehungen konstant wird.
Während in einem Fall, in dem die Gasturbine 1 Lastgrenzwertgesteuert ist, ähnlich der ersten Ausführungsform die IGV-Steuereinheit 101 der zweiten Ausführungsform einen Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes auf der Grundlage der Ausgabeanforderung erzeugt, wird in einem Fall, in dem die Gasturbine drehzahlgesteuert ist, die IGV-Steuereinheit 101 den Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes auf der Grundlage der eingestellten Anzahl von Umdrehungen erzeugen. Genauer gesagt, enthält die IGV-Steuereinheit 101 einen Subtrahierer 71, eine PI-Steuerung 72, eine Steuerung 73, einen Addierer 74 und eine Umschaltsteuerung 105. Angemerkt sei, dass der Subtrahierer 71, die PI-Steuerung 72, die Steuerung 73 und der Addierer 74 ähnlich wie in der ersten Ausführungsform sind, und somit ihre Beschreibung hier weggelassen wird.
Der Umschaltsteuerung 105 werden der Laststeuerwert entsprechend der Ausgabeanforderung (5 zeigt einfach den Laststeuerwert als Ausgabeanforderung) und die eingestellte Anzahl von Umdrehungen entsprechend der Ausgabeanforderung eingegeben. Des Weiteren wird der Umschaltsteuerung 105 ein Umschaltsignal eingegeben, das zwischen der Lastgrenzwertsteuerung und der Regelung umschaltet. Die Umschaltsteuerung 105 schaltet selektiv den Ausgabewert, der an die Steuerung 73 auszugeben ist, auf den Laststeuerwert oder die eingestellte Anzahl von Umdrehungen (Regeleinstellwert) auf der Grundlage des eingegebenen Umschaltsignals. Angemerkt sei, dass ähnlich der ersten Ausführungsform die Steuerung 73 einen Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes aus der Ausgabeanforderung entsprechend dem eingegebenen Steuerwert auf der Grundlage einer Funktion erzeugt, die die Ausgabeanforderung mit dem IGV-Öffnungsausmaß in Verbindung setzt, und einen Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes aus der eingegebenen eingestellten Anzahl von Umdrehungen auf der Grundlage einer Funktion erzeugt, die die eingestellte Anzahl von Umdrehungen mit dem IGV-Öffnungsausmaß in Verbindung setzt.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, kann entsprechend der zweiten Ausführungsform die IGV-Steuereinheit 101 das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage des Regeleinstellwertes zur Zeit der Regelung einstellen. Daher kann auch zur Zeit der Regelung zu einer Zeit, wenn die Gasturbinenlast 1 ansteigt, das Öffnungsausmaß der Einlasszuführschaufel 22 groß gemacht werden, und ein Brennstoff-Luft-Verhältnis kann auf niedrigen Pegeln verbleiben, bevor eine Brennstoffzufuhrmenge erhöht wird.
Dritte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Steuervorrichtung 110 entsprechend einer dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend der dritten Ausführungsform. Angemerkt sei, dass in der dritten Ausführungsform die gegenüber den ersten und zweitem Ausführungsformen unterschiedliche Abschnitte beschrieben werden, und Abschnitte, die ähnliche Konfigurationen wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen haben, beschrieben werden, indem die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um überlappende Beschreibungen zu vermeiden. Bei der dritten Ausführungsform wird entweder eine Ausgabeanforderung oder eine Gasturbinenausgabe ausgewählt, und das Öffnungsausmaß einer Einlassleitschaufel 22 wird auf der Grundlage des ausgewählten Ausgabeanforderung oder der Gasturbinenausgabe eingestellt. Im Folgenden wird die Steuervorrichtung 110 der dritten Ausführungsform auf der Grundlage der Konfiguration der Steuervorrichtung 100 der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Wie es in 6 gezeigt ist, enthält bei der Steuervorrichtung 110 der dritten Ausführungsform eine IGV-Steuereinheit 111 einen Subtrahierer 71, eine PI-Steuerung 72, eine Steuerung 73, einen Addierer 74, eine Umschaltsteuerung 105 und eine Höherer-Wert-Auswahleinheit 115. Angemerkt sei, dass der Subtrahierer 71, die PI-Steuerung 72, die Steuerung 73, der Addierer 74 und die Umschaltsteuerung 105 ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform sind, und somit ihre Beschreibung weggelassen wird.
Der Höherer-Wert-Auswahleinheit 115 wird eine Ausgabeanforderung oder eine eingestellte Anzahl von Umdrehungen von der Umschaltsteuerung 105 eingegeben, und ihr wird auch eine Gasturbinenausgabe eingegeben. Die Höherer-Wert-Auswahleinheit 115 vergleicht die Ausgabeanforderung oder die eingestellte Anzahl von Umdrehungen mit der Gasturbinenausgabe und wählt einen Steuerwert aus, der ein höherer Wert ist. Dann gibt die Höherer-Wert-Auswahleinheit 115 den Steuerwert als den ausgewählten höheren Wert an die Steuerung 73 aus.
Eine Gasturbine 1, die durch die Steuervorrichtung 110 gesteuert wird, die wie oben beschriebene ausgestaltet ist, führt einen Lastanstiegsbetrieb zum Anheben einer Gasturbinenlast von einem Zustand, in dem eine Temperatureinstellsteuerung ausgeführt wird, entlang einer Temperatureinstelllinie T durch die Steuervorrichtung 110 zur Zeit des Teillastbetriebs aus. In diesem Fall stellt die Steuereinheit 110 zunächst die Ausgabeanforderung entsprechend dem Lastanstieg ein und erhöht eine Brennstoffzufuhrmenge auf der Grundlage der Ausgabeanforderung. Daher wird die Gasturbinenausgabe nach dem Verbrennen des Brennstoffs erhöht. Da die Gasturbinenausgabe ein kleinerer Wert als die Ausgabeanforderung ist, wird somit die Höherer-Wert-Auswahleinheit 115 der IGV-Steuereinheit 111 bestimmen, dass die Ausgabeanforderung ein höherer Wert ist. Daher kann ähnlich der ersten Ausführungsform die Steuervorrichtung 110 es einem Brennstoff-Luft-Verhältnis ermöglichen, auf niedrigen Pegeln zu verbleiben, indem das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 im Voraus zu dem Anstieg der Brennstoffzufuhrmenge geöffnet wird, indem das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage der Ausgabeanforderung durch die IGV-Steuereinheit 111 zur Zeit des Lastanstiegs eingestellt wird.
Währenddessen wird die Gasturbine 1 einen Lastabsinkbetrieb zum Absenken der Gasturbinenlast von einem Zustand, indem die Temperatureinstellsteuerung entlang der Temperatureinstelllinie T ausgeführt wird, durch die Steuervorrichtung 110 zur Zeit des Teillastbetriebs ausführen. In diesem Fall wird die Steuervorrichtung 110 zunächst die Ausgabeanforderung entsprechend dem Lastabsinken einstellen, und die Brennstoffzufuhrmenge auf der Grundlage der Ausgabeanforderung absenken. Daher wird die Gasturbinenausgabe nach der Verbrennung des Brennstoffs abgesenkt. Daher, da die Gasturbinenausgabe ein höherer Wert als die Ausgabeanforderung wird, wird die Höherer-Wert-Auswahleinheit 115 der IGV-Steuereinheit 111 bestimmen, dass die Gasturbinenausgabe der höhere Wert ist. Daher kann die Steuervorrichtung 110 es einem Brennstoff-Luft-Verhältnis ermöglichen, auf niedrigen Pegeln zu verbleiben, indem das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 geschlossen wird, nachdem die Brennstoffzufuhrmenge abgesenkt wird, in dem das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage der Gasturbinenausgabe durch die IGV-Steuereinheit 111 zur Zeit des Lastabsinkens eingestellt wird.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, kann entsprechend der dritten Ausführungsform nicht nur zur Zeit des Lastanstiegs sondern auch zur Zeit des Lastabsinkens das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigen Pegeln verbleiben. Daher können zur Zeit des Lastanstiegs und zur Zeit des Lastabsinkens Anstiege der Turbineneinlasstemperatur und der Rauchgastemperatur unterdrückt werden, und somit kann eine Beschränkung der Gasturbinenausgabe aufgrund dessen, dass die Rauchgastemperatur die obere Grenzwerttemperatur erreicht, unterdrückt werden.
Vierte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Steuervorrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend der vierten Ausführungsform. Angemerkt sei, dass in der vierten Ausführungsform die gegenüber den ersten bis dritten Ausführungsformen unterschiedliche Abschnitte beschrieben werden, und Abschnitte, die ähnliche Konfigurationen wie bei den ersten bis dritten Ausführungsformen haben, beschrieben werden, indem die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um überlappende Beschreibungen zu vermeiden. Bei der vierten Ausführungsform wird zur Zeit des Lastabsinkens das Öffnungsausmaß einer Einlassleitschaufel 22 in einer verzögerten Art eingestellt. Im Folgenden wird die Steuervorrichtung 120 der vierten Ausführungsform auf der Grundlage der Konfiguration der Steuervorrichtung 100 der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Wie es in 7 gezeigt ist, enthält bei der Steuervorrichtung 120 der vierten Ausführungsform eine IGV-Steuereinheit 121 einen Subtrahierer 71, eine PI-Steuerung 72, eine Steuerung 73, einen Addierer 74, eine Umschaltsteuerung 105 und eine Verzögerungssteuerung 125. Angemerkt sei, dass der Subtrahierer 71, die PI-Steuerung 72, die Steuerung 73, der Addierer 74 und die Umschaltsteuerung 105 ähnlich jenen der zweiten Ausführungsform sind, und somit ihre Beschreibung weggelassen wird.
Der Verzögerungssteuerung 125 wird eine Ausgabeanforderung oder eine eingestellte Anzahl von Umdrehungen von der Umschaltsteuerung 105 eingegeben. Der Verzögerungssteuerung 125 wird ein Lastabsinksignal eingegeben, dass zur Zeit eines Lastabsinkbetriebs einer Gasturbine 1 ausgegeben wird. In einem Fall, in dem kein Lastabsinksignal eingegeben wird, das heißt, in einem Fall, in dem die Gasturbine 1 einen Betrieb zur Zeit des Lastanstiegsbetriebs oder zur Zeit des Einstellens einer Last ausführt, die Verzögerungssteuerung 125 einen Steuerwert ausgeben, der ohne Zeitverzögerung von der Umschaltsteuerung 105 an die Steuerung 73 eingegeben wird. Währenddessen wird in einem Fall, in dem das Lastabsinksignal eingegeben wird, das heißt, in einem Fall, in dem die Gasturbine 1 einen Lastabsinkbetrieb durchführt, die Verzögerungssteuerung 125 den Steuerwert, der von der Umschaltsteuerung 105 eingegeben wurde, mit Zeitverzögerung an die Steuerung 73 ausgeben.
Die Gasturbine 1, die durch die Steuervorrichtung 120 gesteuert wird, die wie vorangehend beschrieben ausgestaltet ist, führt den Lastabsinkbetrieb zum Absenken der Gasturbinenlast von einem Zustand aus, in dem die Temperatureinstellsteuerung entlang einer Temperatureinstelllinie T durch die Steuervorrichtung 120 zur Zeit eines Teillastbetriebs ausgeführt wird. In diesem Fall stellt die Steuervorrichtung 120 Ausgabeanforderung entsprechend dem Lastabsinken ein und senkt die Brennstoffzufuhrmenge auf der Grundlage der Ausgabeanforderung. Daher wird die Gasturbinenausgabe nach der Verbrennung des Brennstoffs abgesenkt. Die Steuervorrichtung 120 kann es einem Brennstoff-Luft-Verhältnis ermöglichen, auf niedrigeren Pegeln zu verbleiben, indem das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 geschlossen wird, nach dem Absinken bei der Brennstoffzufuhrmenge, indem das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 in einer verzögerten Art durch die Verzögerungssteuerung 125 der IGV-Steuerungseinheit 121 zur Zeit des Lastabsinkens eingestellt wird. Das heißt, die Verzögerungssteuerung 125 verzögert den Steuerwert, der von der Umschaltsteuerung 105 eingegeben wird, und gibt den Steuerwert an die Steuerung 73 so aus, dass das Öffnungsausmaß der Einlasssteuerschaufel 22 eingestellt wird, nachdem die Brennstoffzufuhrmenge abgesenkt ist.
Wie vorangehend beschrieben wurde, kann entsprechend der vierten Ausführungsform nicht nur zur Zeit des Lastanstiegs sondern auch zur Zeit des Lastabsinkens das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigen Pegeln verbleiben. Daher können zur Zeit des Lastanstiegs und zur Zeit des Lastabsinkens Anstiege der Turbineneinlasstemperatur und der Rauchgastemperatur unterdrückt werden, und somit kann eine Beschränkung der Ausgabe der Gasturbine aufgrund dessen, dass die Rauchgastemperatur die obere Grenzwerttemperatur erreicht, unterdrückt werden.
Fünfte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Steuervorrichtung entsprechend einer fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend der fünften Ausführungsform. Angemerkt sei, dass in der fünften Ausführungsform die gegenüber den ersten bis vierten Ausführungsformen unterschiedliche Abschnitte beschrieben werden, und Abschnitte, die ähnliche Konfigurationen wie bei den ersten bis vierten Ausführungsformen haben, beschrieben werden, indem die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um überlappende Beschreibungen zu vermeiden. Bei der fünften Ausführungsform wird das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage einer Ausgabeanforderung eingestellt, die von einem Brennstoffbefehlswert abgeleitet wird. Im Folgenden wird die Steuervorrichtung 130 der fünften Ausführungsform auf der Grundlage der Konfiguration der Steuervorrichtung 14 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie es in 8 beschrieben ist, enthält die IGV-Steuereinheit 131 der Steuervorrichtung 130 einen Subtrahierer 71, eine PI-Steuerung 72, eine erste Steuerung 73, einen Addierer 74 und eine zweite Steuerung 135. Angemerkt sei, dass der Subtrahierer 71, die PI-Steuerung 72, die erste Steuerung 73 und der Addierer 74 ähnlich jenen der ersten Ausführungsform sind, und somit ihre Beschreibung weggelassen wird.
Der zweiten Steuerung 135 wird ein Brennstoffbefehlswert eingegeben, der von der Niedrigster-Wert-Auswahleinheit 66 ausgegeben wird. Die zweite Steuerung 135 erzeugt eine Ausgabeanforderung von einem Eingabebrennstoffbefehlswert auf der Grundlage einer Funktion, die den Brennstoffbefehlswert mit der Ausgabeanforderung in Verbindung setzt, und gibt die Ausgabeanforderung an die erste Steuerung 73 aus. Wie es vorangehend beschrieben wurde, kann entsprechend der fünften Ausführungsform das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage des Brennstoffbefehlswertes eingestellt werden. Daher kann zur Zeit des Lastanstiegs der Gasturbine 1 das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 groß gemacht werden, bevor die Menge des Brennstoffs erhöht wird. Daher kann das Brennstoff-Luft-Verhältnis auf niedrigeren Pegeln verbleiben, als in dem Fall des Einstellens des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel 22 auf der Grundlage der Gasturbinenausgabe.
Sechste Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Steuervorrichtung 140 entsprechend einer sechsten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. 9 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich der IGV-Steuerung einer Steuervorrichtung entsprechend der sechsten Ausführungsform. Angemerkt sei, dass in der sechsten Ausführungsform die gegenüber den ersten bis fünften Ausführungsformen unterschiedliche Abschnitte beschrieben werden, und Abschnitte, die ähnliche Konfigurationen wie bei den ersten bis fünften Ausführungsformen haben, beschrieben werden, indem die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um überlappende Beschreibungen zu vermeiden. Bei der sechsten Ausführungsform wird ein vorauseilender IGV-Ausmaßöffnungsbefehlswert, durch den das Öffnungsausmaß einer Einlassleitschaufel 22 geöffnet wird, im Voraus einem Addierer 74 eingegeben. Im Folgenden wird die Steuervorrichtung 140 der sechsten Ausführungsform auf der Grundlage der Konfiguration der Steuervorrichtung 14 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie es in 9 gezeigt ist, werden bei einer IGV-Steuereinheit 141 der Steuervorrichtung 140 dem Addierer ein Öffnungsbefehlswert des IGV-Steuerausmaßes, der von einer PI-Steuerung 72 erzeugt wurde, ein Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes, der in einer Steuerung 73 erzeugt wurde, und ein vorauseilender Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes eingegeben. Hier ist der vorauseilende Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes ein Befehlswert, um das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 zu veranlassen, größer als das Öffnungsausmaß entsprechend der Ausgabeanforderung in einem Fall, in dem eine Änderungsmenge der Lastveränderung einer Gasturbine 1 groß ist, zu werden. Angemerkt sei, dass der vorauseilende Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes nicht begrenzt ist, und das Ausmaß der vorauseilenden Öffnungseinstellung einer herkömmlichen Einlassleitschaufel 22 angewendet werden kann. Dann wird der Addierer 74 den Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes an die IGV-Betriebseinheit 22 ausgeben, nachdem der vorauseilende Öffnungsbefehlswert des IGV-Ausmaßes addiert ist.
Wie vorangehend beschrieben wurde, wird entsprechend der sechsten Ausführungsform eine obere Grenzwerttemperatur einer Temperatureinstelllinie schnell mit einem Lastanstieg in einem Fall abfallen, indem die Laständerungsmenge groß ist. Da in diesem Fall die Rauchgastemperatur in einer verzögerten Art absinkt, wird die Rauchgastemperatur auf die obere Grenzwerttemperatur begrenzt, und es wird schwierig, dementsprechend die Gasturbinenausgabe zu ändern. Deshalb kann die IGV-Steuereinheit 141 die Rauchgastemperatur absenken, um niedriger als die obere Grenzwerttemperatur der Temperatureinstelllinie T zu werden, in dem die vorausgehende Öffnungssteuerung des Ausmaßes so ausgeführt wird, dass das Öffnungsausmaß der Einlassleitschaufel 22 in einem Fall größer wird, indem die Laständerungsmenge zur Zeit des Lastanstiegs groß ist. Daher kann die Gasturbinenausgabe in vorteilhafterweise geändert werden, ohne dass die Rauchgastemperatur auf die Temperatureinstelllinie T begrenzt ist. Angemerkt sei, dass die Änderungsmenge der Laständerung beispielsweise zu der Zeit des Schnellstartbetriebs der Gasturbine 1 oder zu der Zeit der Frequenzänderung eines Generators 15 groß ist.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
11: Kompressor
12: Brennkammer
13: Turbine
14: Steuervorrichtung
15: Generator
18: Rotor
22: Einlassleitschaufel
22a: Schaufelkörper
22b: IGV-Betriebseinheit
34: Brennstoffzufuhrleitung
35: Brennstoffeinstellventil
51: Manometer
52: Rauchgasthermometer
52a: Schaufelweg-Thermometer
52b: Entladeabschnittthermometer
61: ALR-Steuereinheit
62: Lastgrenzwertsteuereinheit
63: Regelsteuereinheit
64: Temperaturgrenzwertsteuereinheit
65: Brennstoffgrenzwertsteuereinheit
66: Niedrigster-Wert-Auswahleinheit
67: Brennstoffsteuereinheit
68: IGV-Steuereinheit
71: Subtrahierer
72: PI-Steuerung
73: Steuerung
74: Addierer
100: Steuervorrichtung (2. Ausführungsform)
101: IGV-Steuereinheit (2. Ausführungsform)
105: Umschaltsteuerung
110: Steuervorrichtung (3. Ausführungsform)
111: IGV-Steuereinheit (3. Steuerung)
115: Höherer-Wert-Auswahleinheit
120: Steuervorrichtung (4. Ausführungsform)
121: IGV-Steuereinheit (4. Ausführungsform)
125: Verzögerungssteuerung
130: Steuervorrichtung (5. Ausführungsform)
131: IGV-Steuereinheit (5. Ausführungsform)
140: Steuervorrichtung (6. Ausführungsform)
141: IGV-Steuereinheit (6. Ausführungsform)
A: Luft
F: Brennstoff
A1: Druckluft
T: Temperatureinstelllinie
L1: IVG-Nennwinkellinie
L2: Brennstoffgastemperaturbegrenzungslinie
P: Nennpunkt.

Claims

Steuervorrichtung eines Systems, das Ansaugluft mit einem Kompressor komprimiert, um Druckluft zu erhalten, einen von einer Brennkammer zugeführten Brennstoff mit der Druckluft mischt, um den Brennstoff und die Druckluft zu verbrennen, um Brenngas zu erhalten, eine Turbine mit dem erzeugten Brenngas treibt, um einen Rotor zu rotieren, und das Brenngas, das die Turbine getrieben hat, als Rauchgas entlädt, wobei der Kompressor eine Einlassleitschaufel enthält, die in der Lage ist, ein Öffnungsausmaß einzustellen, und auf einer Luftansaugseite vorgesehen ist, und wobei eine Temperatureinstellsteuerung zur Steuerung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel entlang einer Temperatureinstelllinie ausgeführt wird, die eine obere Grenzwerttemperatur einer Rauchgastemperatur anzeigt, die entsprechend einer Last des Systems festgelegt ist, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage eines Ausgabeanforderungswertes des Systems eingestellt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Regelung zur Steuerung einer Ausgabe des Systems auf der Grundlage eines Regeleinstellwertes ausgeführt wird, mit dem die Zahl der Umdrehungen des Rotors eine eingestellte Anzahl von Umdrehungen wird, wobei zur Zeit der Regelung der Ausgabeanforderungswert auf den Regeleinstellwert gesetzt wird, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage des Regeleinstellwertes eingestellt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein tatsächlicher Ausgabewert des Systems und der Ausgabeanforderungswert verglichen werden, und wobei ein höherer Wert auswählt wird, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage des tatsächlichen Ausgabewertes oder des Ausgabeanforderungswertes eingestellt wird, der als der höhere Wert ausgewählt wurde.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der zu der Zeit eines Lastabsinkens, wenn die Last des Systems fällt, eine Verzögerungssteuerung zum Verzögern und Einstellen der Einstellung des Öffnungsausmaßes beruhend auf dem Ausgabeanforderungswert ausgeführt wird,.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der, eine Brennstoffsteuerung zur Steuerung einer Menge des Brennstoffs, der von der Brennkammer zugeführt wird, auf der Grundlage eines Brennstoffbefehlswertes ausgeführt wird, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage des Ausgabeanforderungswertes eingestellt wird, der auf der Grundlage des Brennstoffbefehlswertes erzeugt wird.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zu der Zeit eines Lastanstieges, wenn die Last des Systems ansteigt, eine vorauseilende Ausmaßöffnungssteuerung zum Einstellen eines größeren Öffnungsausmaßes als das Öffnungsausmaß, das auf der Grundlage des Ausgabeanforderungswertes eingestellt ist, ausgeführt wird.
Ein System mit: einem Kompressor, der Ansaugluft komprimiert, um Druckluft zu erhalten; einer Brennkammer, der einen Brennstoff zu der Druckluft zuführt, um den Brennstoff und die Druckluft zu verbrennen, um Brenngas zu erzeugen; einer Turbine, die durch das erzeugte Brenngas angetrieben wird, und der Steuervorrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zur Steuerung eines Systems, das Ansaugluft mit einem Kompressor komprimiert, um Druckluft zu erhalten, einen Brennstoff, der von einer Brennkammer zugeführt wird, mit der Druckluft mischt, um den Brennstoff und die Druckluft zu verbrennen, um ein Brenngas zu erhalten, eine Turbine mit dem erzeugten Brenngas treibt, um einen Rotor zu rotieren, und das Brenngas, das die Turbine getrieben hat, als Rauchgas zu entlädt, wobei der Kompressor eine Einlassleitschaufel enthält, die in der Lage ist, das Öffnungsausmaß einzustellen, und an einer Luftansaugseite vorgesehen ist, und wobei eine Temperatureinstellsteuerung zur Steuerung des Öffnungsausmaßes der Einlassleitschaufel entlang einer Temperatureinstelllinie, die eine obere Grenzwerttemperatur einer Rauchgastemperatur anzeigt, die entsprechend einer Last des Systems festgelegt ist, ausgeführt wird, und wobei das Öffnungsausmaß auf der Grundlage eines Ausgabeanforderungswertes des Systems eingestellt wird.